Uma Proposta de Portal de Aplica¸c˜ao do NS-3 para Aprendizagem

para

Aprendizagem

de

Redes

de

Computadores

[Maciel et al., 2014]

Neste artigo ´e apresentada uma proposta de portal de aplica¸c˜ao do NS-3 para o ambiente de aprendizagem de redes de computadores, permitindo intera¸c˜ao do estudante com uma interface web amig´avel para submiss˜ao de simula¸c˜oes em um ciberambiente computacional composto por infraestruturas heterogˆeneas como clusters e nuvens. Al´em do Portal, tamb´em ´e apresentada arquitetura que permite a intera¸c˜ao do portal com o ciberambiente.

O autor apresenta a vantagem de utiliza¸c˜ao de simuladores de redes em oposi¸c˜ao ao uso de redes reais, devido ao alto custo dessas redes, tais como custo com montagem e instala¸c˜ao, configura¸c˜ao e manuten¸c˜ao da infraestrutura. Em compensa¸c˜ao, aponta um esfor¸co maior por parte dos estudantes devido `a necessidade de aprendizado sobre o funcionamento do simulador.

Al´em do esfor¸co citado, os estudantes necessitam recursos computacionais apropriados para a realiza¸c˜ao das simula¸c˜oes, tais como: mem´oria, processamento e armazenamento e etc. E dependendo do cen´ario de simula¸c˜ao definido, a execu¸c˜ao da simula¸c˜ao em um computador comum pode requerer um tempo maior para sua conclus˜ao [Maciel et al., 2014].

Algumas institui¸c˜oes de ensino disponibilizam acesso a ambientes de alto poder computacional, como grades computacionais, supercomputadores (clusters)e nuvens computacionais, como ´e o caso do Centro Nacional de Processamento de Alto Desempenho da Universidade Federal do Cear´a (CENAPAD-UFC). Com o ambiente disponibilizado, o usu´ario ter´a que conhecer sobre esse ambiente para que ele possa submeter uma execu¸c˜ao a um escalonador de recursos de um cluster, por exemplo. Ou seja, ele dever´a conhecer os comandos e detalhes de funcionamento de cada um dos ambientes.

Objetivando superar tais problemas, os estudantes podem usar o portal de aplica¸c˜ao, desenvolvido com foco em um dos m´odulos do NS-3 denominado mesh, que ´e capaz de estimular e facilitar a intera¸c˜ao do estudante com o NS-3. Assim, ´e poss´ıvel diminuir o esfor¸co em detalhes do ferramental tecnol´ogico e aumentar a concentra¸c˜ao do estudante no objeto de estudo [Bastos and Gomes, 2012].

4.1 Interoperabilidade e Otimiza¸c˜ao da Gest˜ao de Redes com a Framework NSDL [Marques, 2014]40

Figura 4.4: Arquitetura do ciberambiente de suporte ao portal de aplica¸c˜ao [Maciel et al., 2014].

A arquitetura proposta ´e constitu´ıda pelos m´odulos do portal, autentica¸c˜ao, decis˜ao e ambiente, conforme ilustra a Figura 4.4. O m´odulo do portal tem como objetivo fornecer ao estudante uma interface web amig´avel que facilita a acesso ao ambiente do NS-3; o de autentica¸c˜ao ´e respons´avel por implementar a autentica¸c˜ao do estudante ao portal de aplica¸c˜ao; o de decis˜ao ´e encarregado de decidir em que ambiente computacional a simula¸c˜ao ser´a executada, com base nas necessidades dos usu´arios e nas caracter´ısticas da infraestrutura computacional; por fim, o m´odulo de ambiente, que ´e composto de diferentes infraestrutura de computa¸c˜ao de alto desempenho, ´e incumbido de executar as submiss˜oes de simula¸c˜oes.

Em seguida, os autores se utilizam de algumas defini¸c˜oes complementares, tais como: Redes em Malha Sem Fio (Wireless Mesh Networks - WMN), topologia em grade e topologia em disco aleat´orio que s˜ao objetos de estudo na implementa¸c˜ao das simula¸c˜oes. Al´em disso, s˜ao apresentadas as interfaces web com seus respectivos parˆametros de simula¸c˜ao para as respectivas topologias, conforme mostrado na Figura 4.5.

De acordo com os autores, o uso de portais cient´ıficos particularizados por aplica¸c˜ao oferece vantagens aos processos de ensino e aprendizagem, pois os portais propiciam uma maior produtividade, em virtude de n˜ao exigir um gasto extra de tempo com o processo de instala¸c˜ao e configura¸c˜ao da aplica¸c˜ao. Dessa forma, n˜ao ´e necess´ario alocar recursos pr´oprios para execu¸c˜ao da aplica¸c˜ao, j´a que o processamento ´e feito em ambientes de cloud ou clusters.

4.2 Considera¸c˜oes Finais 41

Figura 4.5: Tela de submiss˜ao de simula¸c˜ao.

4.2

Considera¸c˜oes Finais

Neste cap´ıtulo foram apresentadas algumas abordagens encontradas na literatura, voltadas para a descri¸c˜ao de linguagens de simula¸c˜ao e na disponibiliza¸c˜ao de um ambiente de simula¸c˜ao em nuvem. A tese sobre “Interoperabilidade e Otimiza¸c˜ao da Gest˜ao de Redes com a framework NSDL” [Marques, 2014], sugeriu a implementa¸c˜ao da linguagem NSDL e de um arcabou¸co visando a interoperabilidade entre ferramentas de simula¸c˜ao. Al´em disso, desenvolveu o conceito de perfil para a linguagem NSDL, validando-a por meio de um experimento de simula¸c˜ao espec´ıfico para os simuladores NS-2 e NS-3.

A disserta¸c˜ao sobre “Autoria e Simula¸c˜ao de Cen´arios de Redes em NS-3” [Sousa, 2013], baseada no trabalho anterior [Marques, 2014], recomendou novas extens˜oes para o perfil do simulador NS-3, como por exemplo extens˜oes para as tecnologias Wi-Fi, WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) e LTE (Long Term

Evolution).

Os dois trabalhos serviram de base no processo de defini¸c˜ao de como compor arquivo XML com os objetos de simula¸c˜ao. No trabalho “Wireless Ad Hoc Network

Simulation in Cloud Environment” os autores utilizam o ambiente de computa¸c˜ao em

4.2 Considera¸c˜oes Finais 42 O artigo “Simulation Platform: A cloud-based online simulation environment” implementa um modelo arquitetural composto por um conjunto de n´os que distribuem a requisi¸c˜ao de simula¸c˜oes para o seu pool de m´aquinas. Entretanto, o escopo das simula¸c˜oes realizadas ´e diferente da proposta nesta dissserta¸c˜ao.

No artigo “Uma Proposta de Portal de Aplica¸c˜ao do NS-3 para Aprendizagem

de Redes de Computadores”, o foco ´e direcionado a redes mesh, redes em malha sem fio

(Wireless Mesh Networks - WMN ). N˜ao ´e apresentado em sem modelo arquitetural a forma de como a simula¸c˜ao ´e distribu´ıda na nuvem para execu¸c˜ao.

43

5 Plataforma de Simula¸c˜ao em Nuvem -

NSCloud

Este cap´ıtulo tem como objetivo apresentar a plataforma de simula¸c˜ao em nuvem NSCloud, que foi desenvolvida para suprir a necessidade de utiliza¸c˜ao de simula¸c˜oes para projetar e analisar as redes de computadores, utilizando os recursos computacionais providos pela nuvem, que possui caracter´ısticas peculiares para o desenvolvimento deste trabalho. Esta plataforma ´e baseada no simulador NS-3 e constitu´ıda por trˆes m´odulos: o m´odulo da aplica¸c˜ao, que foi desenvolvido baseada na arquitetura REST (Representational

State Transfer ), o m´odulo que define o registro XML para compor os parˆametros da

simula¸c˜ao, e o m´odulo do modelo arquitetural que ´e composto por m´aquinas virtuais e servi¸cos dispon´ıveis na nuvem da Amazon.

5.1

Servi¸cos Web de Simula¸c˜ao

Segundo o W3C (World Wide Web Consortium), os servi¸cos web, s˜ao aplica¸c˜oes autocontidas, que possuem interface baseada em XML e que descrevem uma cole¸c˜ao de opera¸c˜oes acess´ıveis a partir da rede, independentemente da tecnologia usada na implementa¸c˜ao do servi¸co [W3C, 2015]. Por meio desta tecnologia ´e poss´ıvel promover a interoperabilidade entre aplica¸c˜oes que tenham sido desenvolvidas em diferentes plataformas, tornando-as compat´ıveis e permitindo trocas de dados entre as aplica¸c˜oes por meio da linguagem XML. E por propiciar a interoperabilidade, a tecnologia de servi¸cos web foi utilizada no desenvolvimento da aplica¸c˜ao que visa a integra¸c˜ao com diferentes ferramentas no processo de simula¸c˜ao.